(57)【要約】【課題】  ソーラパネルを常に太陽の方向に向け、例えば太陽光発電装置の発電等を向上させる。【解決手段】  太陽柱の影の位置をＣＤＳセンサーで感知し、ＰＣＬ及びモータを使用したドライバーによりソーラパネルの向きを常に太陽光の方に向ける。【選択図】  図１
2005129574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平盤と該水平盤に立設された柱と該柱の少なくも半周に所定の位相角で少なくも８個配置された影検出素子とを有し、これらにより太陽光の来る水平方向を検出することを特徴とする太陽光追尾装置。
【請求項２】
水平盤と該水平版に立設された柱と該柱の少なくも半周に所定の位相角で少なくも８個配置された影検出素子とを有し、これらにより太陽光の来る水平方向を検出する太陽光追尾装置と、
太陽光を電気に変換するソーラパネルと、
上記太陽光追尾装置からの太陽光の来る方向についての情報を元に前記ソーラパネルの太陽光に対する水平方向の角度を制御するソーラパネル角度制御部とを有していることを特徴とする太陽光発電装置。
【請求項３】
水平盤と該水平盤に立設された柱と該柱の少なくも半周に、各群毎に一定の距離かつ所定の位相角で少なくも８個配置された影検出素子を少なくも３群有し、これらにより太陽光の来る水平方向と立体角とを検出することを特徴とする太陽光追尾装置。
【請求項４】
水平盤と該水平盤に立設された柱と該柱の少なくも半周に、各群毎に一定の距離かつ所定の位相角で少なくも８個配置された影検出素子を少なくも３群有し、これらにより太陽光の来る水平方向と立体角とを検出する太陽光追尾装置と、
太陽光を電気に変換するソーラパネルと、
上記太陽光追尾装置からの太陽光の素子方向についての情報を元に前記ソーラパネルの太陽光に対する水平方向の角度と立体角を制御するソーラパネル角度制御部とを有していることを特徴とする太陽光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽光を追尾する装置に関し、特に柱の影の位置から太陽の方向を検知し、その方向にソーラパネルを向ける装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、省エネ、自然環境保護、クリーンエネルギーの開発、公害減少等の目的で種々の太陽光発電装置が提案されている（例えば以下の特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１６８２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、太陽電池発電システムにおいては太陽光（Ｈ）のエネルギーを電気（Ｅ）エネルギーに変換する効率（Ｌ／Ｅ変換効率）が非常に低い。その対策として、内蔵する時計の指示の下で多数のＬ／Ｅ変換素子が表面に形成されたソーラパネルを太陽光の方に向ける技術、その他以下の特許文献１〜３に示すごとく何等かの手段で知得した太陽光の方にソーラパネルを向ける技術が種々開示されている。
【特許文献２】特開平９−１５３７３１号公報
【特許文献３】特開平９−１５３７１２号公報
【特許文献４】特開２００１−９１８１８号公報
【０００４】
しかしながら、内蔵する時計によってパネルの向きを変化させるのは、人工衛生や船舶等それ自体が移動、また向きも変化するシステムには採用しえず、また比較的狭い我国であっても九州と北海道とではかなり実際とのずれが生じ、その修正も面倒である。更に、地方、経度等の条件によっては季節等により同じ時間でも太陽位置が変化すること、ひいては光の方向も変化することを考慮すると、時計を採用する以上必然的にカレンダー付き時計とし、季節毎等の太陽位置にパネルを向ける構成とせざるを得ず、この原理を採用する装置そのものが大量生産でないときには、太陽の位置と季節と時間とを必須のデータとするソフトの作成を中心とするシステム設計、製造も問題となる。また、何年も使用するときには特にそうであるが、時計の誤差の修正も面倒である。
【０００５】
このため、簡単しかも汎用性ある手段によって太陽光発電装置の受光面、ソーラパネルを常に太陽の方に向けておける技術の開発が望まれていた。
【０００６】
以上の他、太陽光との関係で常に太陽光の位置を把握しておかねばならない特殊な装置、物、システム，例えば光／電気変換素子が固定して設置された太陽光発電装置における集光用あるいは光導入用のレンズ系等の角度の調整においても同様の課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以上の課題を解決することを目的としてなされたものであり、基本原理は日時計と同じであり、ただ文字盤に換えて影の検出素子を装備するものとし、これにより人でなく装置が太陽の位置あるいは太陽光の来る方向を柱の影を、起因とする電気信号で検知するようにしている。具体的には、以下の構成としている。
【０００８】
１の態様においては、原則として円板状の、ただし夜間に相当する部分は無いこともありうる、水平盤とその水平盤の中心に立設された柱と柱の少なくも半周好ましくは全周に１５度等所定角度であるいは一定の位相角度で、少なくも８個、好ましくは全周に２４個配置されたＬ／Ｅ変換素子や光の強弱を電気抵抗の変化で検知するＣＤＳセンサーからなる影検出素子とを有し、これらにより太陽光の来る水平方向を電気的に検出することを特徴としている。
【０００９】
また別の態様においては、先の態様の太陽光追尾装置に加えて、太陽光を電気に変換するソーラパネルと、太陽光追尾装置からの太陽光の来る方向についての情報を元にモータを回転させる等して、ソーラパネルの太陽光に対する水平方向の角度を最適ものとなるように制御するソーラパネル角度制御部とを有していることを特徴としている。
【００１０】
また別の態様においては、原則として円形の水平盤と水平盤の中心に立設された柱と柱の少なくも半周好ましくは全周に、各群毎に冬、夏を考慮しての一定の距離かつ所定の位相角で少なくも８個好ましくは２４個配置された影検出素子を少なくも３群有し、これらにより太陽光の来る方向と水平面となす角度（立体的方向）を検出することを特徴としている。
【００１１】
また別の態様においては、先の態様の太陽光追尾装置に加えて、その上表面に多数のＬ／Ｅ変換素子を備え、その作用により太陽光を電気に変換するソーラパネルと、太陽光追尾装置からの太陽光の来る方向についての情報を元に前記ソーラパネルの太陽光に対する水平方向の角度と立体角とを制御するソーラパネル角度制御部とを有している。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成により、時計機構を使用しないため長期の使用において使用期間の経過による変化、調整等が不必要であり、しかも生産数が少ないときには結構システムの設計にコストがかかる複雑な電子機構も不必要となる。しかも、日本中はおろか世界中どこに設置されていても、更には経度、時差、季節、移動等にかかわらず太陽の位置、太陽光の来る方向を検出可能となる。
【００１３】
また太陽光発電装置のパネルを常に太陽の方に向けることにより、発電効率を    （大汎１５〜２０％）向上させることが可能となる。特に水平方向のみならず立体角（水平面となす角度）まで太陽光の方向に向ける（パネルは直面する）ことにより、更に発電効率を向上させることが可能となる。
【００１４】
また、純粋なソーラパネルのみならず、集光板、反射板、光誘導用レンズ等を太陽光との関係で最適の方向に向けることも可能となり、その効果が増す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明をその最良の実施の形態に基づいて説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
【００１７】
本実施の形態は、住宅の屋根用のソーラパネルに適用した場合である。この要部の構成を図１に示す。本図において、１０はその上表面に光／電気変換素子を密に配列したソーラパネルである。１１は、その回転中心軸である。２０は垂直に設置された柱であり、２１は柱を中心に水平に設置された円盤であり、２２はその外周に等間隔に配置されたＣＤＳセンサーである。そしてこれら３つは概念的には日時計の文字盤の文字に換えてＣＤＳセンサーを設置したものである。３０はＰＣＬ回路であり、３１は増巾器を内蔵した回転制御回路である。４０はモータであり、４１はギーヤーボックスである。
【００１８】
次にこの装置の作用について説明する。太陽光の追尾であるが、円盤の中心に立設された柱２０の影の位置に在るＣＤＳセンサーは、光があたらない分温度が低いため電気抵抗値が増加する。なお、図の太い黒線は、柱の影である。従って、ＰＣＬはどの位置のＣＤＳセンサーの抵抗が大きいかによって太陽光の来る水平方向を知得し、その情報を回転制御回路３１に流す。回転制御回路３１はこの情報としての電気信号を増巾して、この増巾した電流によりモータ４０を必要なだけ回転させる。更にモータ４０はギヤ−ボックス４１のギヤ−を回転させ、ギヤ−はソーラパネルの軸１１をソーラパネル１０が太陽光の方向を向くように回転させる。
【００１９】
なおこの場合、ソーラパネルの回転軸はソーラパネルの中心、そして重心を通るため、その回転に必要なエネルギーが少なくて済むのは勿論である。
【００２０】
（第２の実施の形態）
【００２１】
本実施の形態は、平地に設置されたソーラシステムに関する。この要部の構成を図２に示す。なお、本図においては、先の実施の形態と同じ作用をなす部材、構成部については同じ符号を附している。このためそれらの説明は省略する。そしてこれは、以降の実施の形態でも同様である。
【００２２】
以下，本実施の形態固有の構成について説明する。１２は、ソーラパネルの回転中心の柱である。１３はソーラパネルを支持する垂直の枠であり、１４は同じく水平の枠である。また、１９は平地に設置された平軸受であり、その外周にはギヤ−が形成されている。４２は、モータ軸に直結されたギヤーである。
【００２３】
本図から明らかなように、このソーラパネル１０は空き地やビルの屋上等の平地に設置されており、このため支持枠１３、１４と回転中心の柱１２を介して平軸受１９で荷重を支持されている。
【００２４】
さて、先の実施の形態と同じく、本実施の形態においても、原理的には、あるいは構成は日時計と同じであり、太陽光追尾装置が太陽光の来る水平方向を検出し、その情報をＰＣＬ３０に流し、更にＰＣＬ３０は回転制御回路３１に流す。回転制御回路３１はモータ３０を駆動し、更にギヤ−４２、平軸受１９を介してソーラパネルを常に太陽光の方向に向ける。
【００２５】
なお、本実施の形態においても、平軸受はソーラパネルをその重心で支持しているため、太陽光の方向に回転させるのに必要なエネルギーが少なくて済むのは勿論である。
【００２６】
（第３の実施の形態）
【００２７】
本実施の形態は、季節による太陽の高さの変化にも対応するようにしたものである。この要部の構成を図３に示す。本図において１７はソーラパネル１０の中心、そして重心を水平方向に貫通し、併せて重量を支持する軸である。１８は、その軸の両端にあるソーラパネルの高さ方向の向き、そのための回転を制御する機構である。またこのため、図示してはいないがケース内にモータと歯車機構を内蔵している。１５は、回転機構１８のケース（外箱）に頂部が固定され、下方は水平方向に屈曲し、このためＵ字形となったソーラパネルの支持枠である。更にこの支持枠はその下部の中心より下方へ伸びる軸１６を有し、この軸を介してソーラパネル部全体が平軸受１９にて支持されている。そしてこの平軸受１９は、先の実施の形態と同じくモータ直結のギヤ−４２で回転駆動される。２５、２６、２７は、各中心に柱２０が立設された円盤２１の外周にその外周より中心方向に順にそして円周状に配置された３系統のＣＤＳセンサー群である。３５、３６、３７は各ＣＤＳセンサーが３系統あるのに対応して、３個設けられたＰＣＬである。３２は、ソーラパネルが３次元的あるいは立体的に回転するための制御回路である。
【００２８】
さて本実施の形態ではＣＤＳセンサーそしてＰＣＬが３系統あるため、太陽光の来る方向は水平方向のみならず、水平面に対する角度方向も判る。このため、立体回転の制御回路３２は、ソーラパネルの水平方向の角度のみならず、高さ方向の角度をも最適な方向に向けることとなる。そこで、本図に示すように、モータ４０のみならず、図では矢線で示す制御信号線によりソーラパネルの回転機構１８の回転をも制御する。
【００２９】
以上、本発明をその幾つかの実施の形態に基づいて説明して来たが、本発明は何もこれらに限定されないのは勿論である。すなわち、例えば以下のようにしていても良い。
【００３０】
（１）第１と第２の実施の形態において、太陽光の高さの方向の変化は季節に
よるものであるため、ユーザが手動で行なうものとしている。このため、例えば第２の実施の形態における水平方向と垂直方向の枠へのソーラパネルの取付け角度は、ラッチやネジにより調節可能としている。
【００３１】
（２）現実には雲の影となったり、柱の影が相隣り合う２個のＣＤＳセンサー
にわたるとき等がある。このため、それらの補償回路をも装備している。具体的には、上記２つの場合には、現在の角度を維持するように制御されている等である。
【００３２】
（３）日中、陽の強いときには、より煩雑にソーラパネルの角度を調整するようにしている。このため、昼の部分のＣＤＳセンサーの配列は、朝、夕の部分と比較して密とされている。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０    ソーラパネル
１１    ソーラパネルの回転中心軸
１２    ソーラパネルの回転中心柱
１３    ソーラパネルの垂直方向の枠
１４    ソーラパネルの水平方向の枠
１５    ソーラパネルのＵ字形の支持枠
１６    Ｕ字形の支持枠の下部の軸
１７    ソーラパネルの中心を貫通するのに併せて重量を支持する軸
１８    ソーラパネルの回転機構
１９    平軸受兼ギヤー
２０    柱
２１    円盤
２２    ＣＤＳセンサー
２５    ＣＤＳセンサー（外周側）
２６    ＣＤＳセンサー（中央側）
２７    ＣＤＳセンサー（内周側）
３０    ＰＣＬ
３１    回転制御回路（増巾器）
３２    立体的回転を制御する回路
３５    ＰＣＬ
３６    ＰＣＬ
３７    ＰＣＬ
４０    モータ
４１    ギヤーボックス
４２    モータ直結のギヤー
【図１】
2005129574.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005129574.tif 000005